第2讲电路元件及电源等效变换讲义.ppt

* * 第2讲 电路元件及电源等效变换 重点和难点： 1. 电阻、电感和电流元件的特性； 2. 两种电源的等效变换。 1.5 电阻元件 电阻元件一般反应实际电路中的耗能元件， 如电炉、电灯等，用字母 R 表示。 当电阻两端的电压与流过电阻的电流是关联参考方向，根据欧姆定律可得： 当电压与电流为非关联参考方向时，得： 在关联参考方向下，当 是个 常数，称其为线性电阻。其伏安特性过 原点的直线。 当电阻两端的电压与流过电阻的电 流不成正比关系时，伏安特性是曲线。 如右图所示。电阻不是一个常数，随电 压电流变动，称作非线性电阻。 功率为： 电阻总是消耗能量的。其中 ，G 称电导。在国际单位制中，当电阻两端的电压为 1V ，流过电 阻的电流为 1A 时，电阻为 1Ω（欧姆）。 电导 G 的单位是 S 。 电感元件是一种能够贮存磁场能量的元件，是实际电感器的理想化模型。 下面左图，是实际的线圈。假定绕制绕圈的导线无电阻，线圈有 N 匝，当线圈通以电流 i ，在线圈内部将产生磁通 ，若磁通 与线圈 N 匝都交链，则磁通链 。 1.6.1 电感元件 当磁通和磁通链的参考方向与电流 i 参考方向之间满足右手螺旋定则时， 。式中 L 称为线圈的自感或电感。 在国际单位制中，磁通和磁通链的单位是Wb；自感的单位是H。 当 是常数，称其为线性电感，韦安特性是通过原点的一条直线。 当电感元件两端电压和通过电感元件的电流在关联参考方向下，有 ；可得 。 任何时刻，线性电感元件的电压与该时刻电流的变化率成正比。 当电流不随时间变化(直流电流)，则电感电压为零，这时电感元件相当于 。 电感元件两端电压和通过电感元件的电流在关联参考方向下，从 0 到的时间内电感元件所吸收的电能为： 从上式中可看出：L一定时，磁场能量随着电流的增加而增加。 短接 1.6.2 电容元件 电容元件是一种能够贮存电场能量的元件，是实际电容器的理想化模型。 如左图：电荷 q 与其两端 电压 u 的关系为： C 称为该元件的电容，当 C 是正实常数时，电容为线性电容，库伏特性是通过原点的一条直线。 电容的单位：F 。当在电容两端的电压是 1V，极板上电荷为 1C 时电容是 1F， 。 当电容两端的电压u与流进正极板电流参考方向一致时， ；可得 。 当电容一定时，电流与电容两端电压的变化率成正比，当电压为直流电压时，相当于开路。 电容元件两端电压与通过的电流在关联参考方向下，从0到的时间内，元件所吸收的电能为： 式中当C一定时，电场能量随电压的增加而增加 。 1.7 .1 电压源 电压源，如下图，具有以下特点：电压源两端的电压 为确定的时间函数，与流过的电流无关。当 为直流电压源时，两端的电压 不变， 。 直流电压源伏安特性如下图。电压源两端电压不随外电路的改变而改变。直流电压源也可用下图中的符号表示。 当电流流过电压源时从高电位流向低电位，则电压源吸收电能，如充电电池充电的情况。 当电流流过电压源时从低电位流向高电位，则电压源向外提供电能。 1.7 .2 电流源 电流源，如下图。电流 是确定的时间函数，与电流源两端的电压无关。在直流电流源的情况下，发出的电流是恒值， 。 电流源的伏安特性如下图。电流源发出的电流不随外电路的改变而改变。 对电流源的电流和电压取非关联参考方向时： 若 ，表示电流源发出功率； 若 ，则表